顶部缝隙影响跨声速压气机转子稳定性的机理研究

简介

跨声速转子叶尖泄漏涡与通道激波的相互作用对压气机在小流量工况下的稳定性具有重要影响,泄漏涡破碎是导致压气机失速的直接原因。为了削弱通道激波与叶顶泄漏流的相互作用,设计了一种进气口与出气口均在通道激波之前的顶部缝隙结构,数值研究了其进、出气口所在轴向位置对压气机气动性能的影响规律。结果表明,压气机的稳定工作流量范围最大拓宽了74.9%,在综合表现最佳的缝隙进、出口位置下拓宽了69.1%;在原型压气机流量范围内缝隙转子与原型转子气动特性基本一致,最高效率相对下降小于0.4%,总压比相对下降小于0.5%。对顶部缝隙改善压气机工作稳定性的深入分析发现,顶部开缝后压气机叶顶间隙的泄漏强度得到重新分布,中部弦长范围内的泄漏得到有效控制,压气机顶部通道内的激波强度得到削弱,进而引起泄漏涡穿过激波后形成的低动量区尺度减小。而究其本质原因,是转子开缝后尖部区域叶型负荷得到了重新组织。